植物细胞工程课件
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实验目的：
材料用具：
方法步骤：
植物 组织 培养 技术 流程 简图
植物组织培养
脱分化和再分化
脱分化
再分化
过程 细胞
愈伤 组织
结果
排列疏松,高度液 泡化的薄壁细胞
愈伤 组织
幼苗
形成胚状体或
丛芽
条件
离体,营养物质,激素,其它适宜 条件(如温度、PH、无菌)等。
1.在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实 验人员的无菌操作？
基因的选择性表达
受精卵
200多种
细胞全能性与分化程度高低的关系
但是卵细胞分化程度高，全能性也高
细胞全能性
全能性表达的条件：
离体、无菌、一定的营养物质、激素和 其他外界条件
一、植物组织培养
起止点？
种子
植株体现了全能性吗？属于该技术？
脱分化
再分化
离体植 物组织、 愈伤组织 细胞
胚状体
根、芽
植物体
3.影响植物组织培养的因素:
1）.植物激素:细胞分裂素和生长素。二者 的用量和比例会影响植物细胞发育方向
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
生长素 细胞分裂素 适中 有利于愈伤组织的形成
生长素 细胞分裂素 较高 有利于生根
生长素 细胞分裂素 较低
有利于芽的产生
2）营养成分：大量元素、微量元素、 有机物（氨基酸、维生素、蔗糖等）、水
植物细胞工程
植物细胞工程的基本技术
植 所采用技术 物 的理论基础
细
胞 工 通常采用的 程 技术手段
植物细胞的全能性
植物组织培养 植物体细胞杂交
植物细胞工程的理论基础
细胞全能性
• 概念： • 原因（基础）： • 全能性的高低： • 体内细胞未表现全能性的原因： • 全能性表达的条件：
细胞全能性
概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个
植物细胞工程
植物细胞工程的基本技术（2） 植物细胞工程的实际应用
讨论：
20世纪60年代，一 些科学家提出这样 一个设想：培养出 地上部分结番茄果 实，地下部分结马 铃薯块茎的植株。 你有什么办法？
植物体细胞杂交
1、定义： 用两个来自不同植物的体细胞融合
成一个杂种细胞，且把杂种细胞培 育成新的植物体的方法。
植物体细胞杂交的意义：
4. 植物体细胞杂交应用
白 菜
甘
蓝
白菜－甘蓝
思考：
1、回忆植物组织培养技术的基本原理 和过程？
2、思考利用这项技术能做哪些工作？
植 物 通常采用的 细 技术手段
胞 工 所采用技术 程 的理论基础
植物组织培养 植物体细胞杂交 植物细胞的全能性
植物细胞工程的实际应用
微型繁殖 植物繁殖的新途径 作物脱毒
细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
原因（基础）：
是否所有细胞
都有全能性？
生物体的每一个细胞都含有发育成为完整
个体所必需的全部基因。
体内细胞未表现全能性的原因：
在特定的时间和空间条件下，细胞中的 基因选择性地表达出各种蛋白质。从而 构成不同的组织器官。
生物体的每一个体细胞都含有该物种所特有的全套的 遗传物质（全套基因）
练习：植物体细胞杂交
过程示意图
(1)
(2)
(3)
(1)
(4)
(5)
P38 思考与探究1
问题：为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没 有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结 马铃薯？
• 主要原因：生物基因的表达不是孤立的，它
们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃 薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物 种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到 相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的 遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上 长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。
3）光照： 脱分化不需要光照，再分化 需要光照
4）适宜的温度、PH值
想一想：
1.植物组织培养属于哪种生殖方式？
2.植物组织培养得到的植物体细胞中染色 体数目？
3.植物组织培养得到的植物，遗传物质来
自
个亲本？
4.要想获得遗传物质来自两个亲本的番 茄—马铃薯（番茄、马铃薯之间存在生殖 隔离，有性杂交不能成功），需要用什么 技术手段？
2、优势： 打破了不同种生物间的生殖隔离限
（与有性杂 制，大大扩展了可用于杂交的亲本 交方法比较） 组合范围。
植物体细胞杂交技术
1.你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到 的第一个障碍是什么？如何消除这一障碍？
细胞壁 酶解法 ----纤维素酶、果胶酶 原生质体 与原生质的区别
2.两个原生质体融合首先是什么融合？利用了什么原理？ 什么方法？ 细胞膜 细胞膜的流动性
造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外 植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操 作人员操作不规范等。所以在组织培养实验中 用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭 菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。
2,。为什么切取胡萝卜根的形成层， 其他部分也能形成小植株吗？
答：形成层细胞具有旺盛的分裂能 力，容易诱导形成愈伤组织。其他部 分的细胞当然也能培养成小植株， 不过培养起来要困难一点。
过程：
离体的植物器官、 组织或细胞
外植体
脱分化 由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈
伤组织的过程
愈伤组织
再分化 愈伤组织重新分化成根、芽等器官或胚状体的过程
胚状体、丛芽
植物体 胚状体 P40
胡萝卜的组织培养
实验原理：
植物体的根、茎、叶细胞一般都具有全能性，在一定的营养和激素 等条件下，可以脱分化形成愈伤组织。将愈伤组织转接到含有不同 激素成分的培养基上，就可以诱导其分化生成胚状体或丛芽，进而 发育成完整的小植株。植物组织培养的全过程，证明了分化的植物 细胞，仍具有形成完整植株所需要的全部基因。
人工种子
单倍体育种 作物新品种的培育
突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
一、植物繁殖的新途径
物理法：离心、振动、电刺激
化学法：聚乙二醇（PEG）
3.植物细胞融合成功的标志是什么？ 杂种细胞产生了新的细胞壁（与高尔基体有关）
4.形成杂种细胞后如何才能得到杂种植株？ 植物组织培养 脱分化 + 再分化
5.与番茄和马铃薯相比番茄-马铃薯的遗传物质发生 改变了吗？其染色体数为多少？染色体组数呢？
发生了改变 体细胞杂交杂种植株染色体数为 番茄和马铃薯染色体数目之和
植物体细胞杂交
3. 过程：
方法
诱导方法
植物A细胞
原生质体A
去壁 植物B细胞
人工诱导原生质体融合 原生质体B
融合体
AB 再生细胞壁
再分化 杂种植株
愈伤组织
脱分化
杂种细胞AB
植物体细胞杂交 植物细胞融合
植物组织培养
思考：如何筛选杂种细胞？
材料用具：
方法步骤：
植物 组织 培养 技术 流程 简图
植物组织培养
脱分化和再分化
脱分化
再分化
过程 细胞
愈伤 组织
结果
排列疏松,高度液 泡化的薄壁细胞
愈伤 组织
幼苗
形成胚状体或
丛芽
条件
离体,营养物质,激素,其它适宜 条件(如温度、PH、无菌)等。
1.在组织培养实验中，为什么要强调所用器械的灭菌和实 验人员的无菌操作？
基因的选择性表达
受精卵
200多种
细胞全能性与分化程度高低的关系
但是卵细胞分化程度高，全能性也高
细胞全能性
全能性表达的条件：
离体、无菌、一定的营养物质、激素和 其他外界条件
一、植物组织培养
起止点？
种子
植株体现了全能性吗？属于该技术？
脱分化
再分化
离体植 物组织、 愈伤组织 细胞
胚状体
根、芽
植物体
3.影响植物组织培养的因素:
1）.植物激素:细胞分裂素和生长素。二者 的用量和比例会影响植物细胞发育方向
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
生长素 细胞分裂素 适中 有利于愈伤组织的形成
生长素 细胞分裂素 较高 有利于生根
生长素 细胞分裂素 较低
有利于芽的产生
2）营养成分：大量元素、微量元素、 有机物（氨基酸、维生素、蔗糖等）、水
植物细胞工程
植物细胞工程的基本技术
植 所采用技术 物 的理论基础
细
胞 工 通常采用的 程 技术手段
植物细胞的全能性
植物组织培养 植物体细胞杂交
植物细胞工程的理论基础
细胞全能性
• 概念： • 原因（基础）： • 全能性的高低： • 体内细胞未表现全能性的原因： • 全能性表达的条件：
细胞全能性
概念：具有某种生物全部遗传信息的任何一个
植物细胞工程
植物细胞工程的基本技术（2） 植物细胞工程的实际应用
讨论：
20世纪60年代，一 些科学家提出这样 一个设想：培养出 地上部分结番茄果 实，地下部分结马 铃薯块茎的植株。 你有什么办法？
植物体细胞杂交
1、定义： 用两个来自不同植物的体细胞融合
成一个杂种细胞，且把杂种细胞培 育成新的植物体的方法。
植物体细胞杂交的意义：
4. 植物体细胞杂交应用
白 菜
甘
蓝
白菜－甘蓝
思考：
1、回忆植物组织培养技术的基本原理 和过程？
2、思考利用这项技术能做哪些工作？
植 物 通常采用的 细 技术手段
胞 工 所采用技术 程 的理论基础
植物组织培养 植物体细胞杂交 植物细胞的全能性
植物细胞工程的实际应用
微型繁殖 植物繁殖的新途径 作物脱毒
细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
原因（基础）：
是否所有细胞
都有全能性？
生物体的每一个细胞都含有发育成为完整
个体所必需的全部基因。
体内细胞未表现全能性的原因：
在特定的时间和空间条件下，细胞中的 基因选择性地表达出各种蛋白质。从而 构成不同的组织器官。
生物体的每一个体细胞都含有该物种所特有的全套的 遗传物质（全套基因）
练习：植物体细胞杂交
过程示意图
(1)
(2)
(3)
(1)
(4)
(5)
P38 思考与探究1
问题：为什么“番茄—马铃薯”超级杂种植株没 有如科学家所想像的那样，地上长番茄、地下结 马铃薯？
• 主要原因：生物基因的表达不是孤立的，它
们之间是相互调控、相互影响的，所以马铃 薯—番茄杂交植株的细胞中虽然具备两个物 种的遗传物质，但这些遗传物质的表达受到 相互干扰，不能再像马铃薯或番茄植株中的 遗传物质一样有序表达，杂交植株不能地上 长番茄、地下结马铃薯就是很自然的了。
3）光照： 脱分化不需要光照，再分化 需要光照
4）适宜的温度、PH值
想一想：
1.植物组织培养属于哪种生殖方式？
2.植物组织培养得到的植物体细胞中染色 体数目？
3.植物组织培养得到的植物，遗传物质来
自
个亲本？
4.要想获得遗传物质来自两个亲本的番 茄—马铃薯（番茄、马铃薯之间存在生殖 隔离，有性杂交不能成功），需要用什么 技术手段？
2、优势： 打破了不同种生物间的生殖隔离限
（与有性杂 制，大大扩展了可用于杂交的亲本 交方法比较） 组合范围。
植物体细胞杂交技术
1.你认为两个来自不同植物的体细胞完成融合，遇到 的第一个障碍是什么？如何消除这一障碍？
细胞壁 酶解法 ----纤维素酶、果胶酶 原生质体 与原生质的区别
2.两个原生质体融合首先是什么融合？利用了什么原理？ 什么方法？ 细胞膜 细胞膜的流动性
造成培养基污染的因素有很多，一般包括：外 植体带菌、培养瓶和各种器械灭菌不彻底、操 作人员操作不规范等。所以在组织培养实验中 用到的植物材料和各种器械都要进行彻底地灭 菌，实验人员操作一定要规范，避免带入杂菌。
2,。为什么切取胡萝卜根的形成层， 其他部分也能形成小植株吗？
答：形成层细胞具有旺盛的分裂能 力，容易诱导形成愈伤组织。其他部 分的细胞当然也能培养成小植株， 不过培养起来要困难一点。
过程：
离体的植物器官、 组织或细胞
外植体
脱分化 由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈
伤组织的过程
愈伤组织
再分化 愈伤组织重新分化成根、芽等器官或胚状体的过程
胚状体、丛芽
植物体 胚状体 P40
胡萝卜的组织培养
实验原理：
植物体的根、茎、叶细胞一般都具有全能性，在一定的营养和激素 等条件下，可以脱分化形成愈伤组织。将愈伤组织转接到含有不同 激素成分的培养基上，就可以诱导其分化生成胚状体或丛芽，进而 发育成完整的小植株。植物组织培养的全过程，证明了分化的植物 细胞，仍具有形成完整植株所需要的全部基因。
人工种子
单倍体育种 作物新品种的培育
突变体的利用
细胞产物的工厂化生产
一、植物繁殖的新途径
物理法：离心、振动、电刺激
化学法：聚乙二醇（PEG）
3.植物细胞融合成功的标志是什么？ 杂种细胞产生了新的细胞壁（与高尔基体有关）
4.形成杂种细胞后如何才能得到杂种植株？ 植物组织培养 脱分化 + 再分化
5.与番茄和马铃薯相比番茄-马铃薯的遗传物质发生 改变了吗？其染色体数为多少？染色体组数呢？
发生了改变 体细胞杂交杂种植株染色体数为 番茄和马铃薯染色体数目之和
植物体细胞杂交
3. 过程：
方法
诱导方法
植物A细胞
原生质体A
去壁 植物B细胞
人工诱导原生质体融合 原生质体B
融合体
AB 再生细胞壁
再分化 杂种植株
愈伤组织
脱分化
杂种细胞AB
植物体细胞杂交 植物细胞融合
植物组织培养
思考：如何筛选杂种细胞？